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基于总线接口芯片SN74LVTH245A实现长距离数据传输系统的设计

电子设计 2020-10-16 10:38 次阅读

在某型雷达系统中,雷达发射机控制器实时监控发射机各设备状态并采集关键数据,发送给雷达中心控制计算机,并根据接收到的控制字完成对发射机点频、调制方式等功能和状态的控制。这就要求在发射机控制器与雷达中心机之间建立高速、可靠的连接。实践中,两机间的多节点数据传输距离不小于50m,并且发射机控制器是由PC/104构建的硬件平台,工作电压为+5V;而中心控制计算机是基于ADSP21060构建的硬件平台,工作电压为+3.3V。在这种前提下,两机现有的并口、串口、USB2.0等接口显然不能满足要求,其他诸如以太网的实时性难以满足要求,光纤通信通道因多节点的因素构建成本过高。基于此,本文提出了一种基于双口RAM、总线接口芯片和差分信号传输的并行总线通信解决方案。

数据传输系统方案

基于总线接口芯片SN74LVTH245A实现长距离数据传输系统的设计

数据传输系统设计

系统工作原理可表述如下:由于DSP板工作电压为+3.3V,PC/104板工作电压为+5V,考虑到长线传输的压降,将双机共享的双口RAM放在一块专用的接口板上,该接口板与DSP板设计为板间通信,通信距离不超过50cm,故DSP板即中心控制计算机仅需要普通的总线驱动与隔离就可以完成对双口RAM的读写访问,数据通信速率可达128Mbit/s。

利用IDT70V24高8位数据与低8位数据可分别进行读、写控制的功能特点,将PC/104板即发射机控制器的16位数据总线设计为低8位读、高8位写,这样,PC/104板访问双口RAM的所有信号除低8位数据线为差分接收外,其它所有如高8位数据线、地址线、读、写、片选均为差分输出,所有差分信号经双绞线传输到接口板上后,对应进行差分接收与驱动,将信号还原成+5V信号,所有信号经总线接口芯片SN74LVTH245A完成混合电压总线I/O, 然后直接与双口RAM连接,完成对双口RAM的访问,数据通信速率为64 Mbit/s。

在本设计中,对于双口RAM的令牌仲裁/SEM、硬件仲裁/BUSY和中断仲裁/INT,充分利用双口RAM高、低8位读写功能,中心控制计算机写双口RAM低8位,读高8位,发射机控制器写双口RAM高8位,读低8位,有效避免了双机访问双口RAM的读写冲突,使得接口逻辑更为简单、成本更低。发射机控制器访问双口RAM的逻辑框图如图2所示。

解决的关键问题

设计使用差分平衡传输技术,解决了并行通信信号的多节点、长距离传输问题。工程实践中,通信距离为50m,节点6个,在实际设计中,应注意以下几个方面的问题。

首先,理论和实践均证明差分信号对使用双绞线进行传输性能最佳,使用屏蔽双绞线可大大提高传输系统抗电磁干扰的能力。

其次,差分信号的印制板布线是整个设计的难点,实际布线应尽量遵循下列原则:差分信号对应尽量短、走直线,切记差分对内的线间距保持一致;差分信号对一定保持同层布线;两组差分信号对之间的间距最好能达到差分对间距的10倍,条件限制的情况下,在差分对与差分对之间放置接地过孔可有效减少线间串扰。

最后,差分传输需要在接收端进行阻抗匹配,匹配阻抗值等于差分阻抗,其典型值为100Ω,但在设计实践中,匹配电阻应设计为容易调整的形式,具体的阻抗值应根据传输路径的长短和具体的电磁干扰环境进行配置。

基于以上所述,充分利用本设计使用的双口RAM功能特点,A机读低8位,则B机写低8位,A机写高8位,则B机读高8位,不仅使双工的并行通信得到实现,而且从根本上解决了双机共享双口RAM的读、写冲突问题和两侧CPU在工作不稳定时的误操作等问题。从而使得本方案的交叉事务处理设计变得相当简单,令牌仲裁/SEM、硬件仲裁/BUSY和中断仲裁/INT仅需要悬空或上拉即可,减少了设计成本。

总线接口芯片SN74LVTH245A是TI公司专为+5V与+3.3V混合电压系统设计的总线接口芯片,该芯片采用+3.3V供电电源,可驱动TTL电路且不需要任何外围接口电路,使得混合电压接口电路设计变得简单。

结语

本文实现的长距离数据传输系统,已成功应用于某型相控阵雷达中心控制计算机与发射机控制器之间的双工并行通信,通信距离大于50m,数据通信速率最高可达128 Mbit/s。该传输系统工作稳定、数据通信可靠,设计成本低,为大型电子系统设备间通信提供了一种性价比较高的解决方案。

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MC74HC11A 三路3输入与门

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发表于 08-02 19:02 49次 阅读
MC74HC11A 三路3输入与门

MC74HC10A 三路3输入与非门

10A的引脚排列与LS10完全相同。器件输入与标准CMOS输出兼容;使用上拉电阻,它们与LSTTL输出兼容。 特性 输出驱动能力:10 LSTTL负载 直接输出到CMOS,NMOS和TTL接口 工作电压范围:2至6 V 低输入电流:1μA CMOS器件的高抗噪性能 符合要求JEDEC标准第7号A 芯片复杂性:36 FET或9个等效门 PbFree包可用 电路图、引脚图和封装图
发表于 08-02 19:02 49次 阅读
MC74HC10A 三路3输入与非门

MC74HC08A 四路2输入与门

能硅栅CMOS MC74HC08A的引脚排列与LS08完全相同。器件输入与标准CMOS输出兼容;使用上拉电阻,它们与LSTTL输出兼容。 特性 输出驱动能力:10 LSTTL负载 直接输出到CMOS,NMOS和TTL接口 工作电压范围:2至6V 低输入电流:1mA CMOS器件的高抗噪性能 符合JEDEC标准第7A号要求 芯片复杂性:24个FET或6个等效电路盖茨 无铅包装* * 电路图、引脚图和封装图...
发表于 08-02 18:02 89次 阅读
MC74HC08A 四路2输入与门

MC74HC02A 四路2输入NOR门

能硅栅CMOS MC74HC02A的引脚排列与LS02完全相同。器件输入与标准CMOS输出兼容;使用上拉电阻,它们与LSTTL输出兼容。 特性 输出驱动能力:10 LSTTL负载 直接输出到CMOS,NMOS和TTL接口 工作电压范围:2.0至6.0 V 低输入电流:1.0 mA CMOS器件的高抗噪性能 符合JEDEC标准第7A号规定的要求 芯片复杂性: 40个FET或10个等效门 无铅封装可用 电路图、引脚图和封装图...
发表于 08-02 18:02 55次 阅读
MC74HC02A 四路2输入NOR门

MC74HC00A 四路2输入与非门

输入与非门。高性能硅栅CMOS。 MC74HC00A的引脚排列与LS00完全相同。器件输入与标准CMOS输出兼容;使用上拉电阻,它们与LSTTL输出兼容。 特性 输出驱动能力:10 LSTTL负载 直接输出到CMOS,NMOS和TTL接口 工作电压范围:2至6 V 低输入电流:1μA CMOS器件的高抗噪性能 符合JEDEC标准第7号A要求 芯片复杂性:32个FET或8个等效门 PbFree包可用 电路图、引脚图和封装图...
发表于 08-02 17:02 63次 阅读
MC74HC00A 四路2输入与非门

MM74HCT00 四路2输入NAND门

T00是通过使用先进的硅栅极CMOS技术制造的NAND门,可提供CMOS的固有优势 - 低静态功率和宽电源范围。此器件的输入和输出特性以及引脚分配与标准74LS逻辑MM-4HCT器件专用于TTL和NMOS组件与标准CMOS器件之间的接口。另外,这些兼容器件也是LS-TTL器件的插件替换件,而且可用于降低现有设计的功耗。 特性 TTL,LS引脚分配和阈值兼容 快速开关:t PLH ,t PHL = 14 ns(典型值) 低功率:直流时为10μW 高扇出,10个LS-TTL负载 应用 此产品是一般用途,适用于许多不同的应用。 电路图、引脚图和封装图...
发表于 08-02 16:02 66次 阅读
MM74HCT00 四路2输入NAND门

MM74HCT08 四路2输入与门

T08是通过使用先进的硅栅极CMOS技术制造的逻辑功能器件,可提供CMOS的固有优势 - 低静态功率和宽电源范围。此器件的输入和输出特性以及引脚分配与标准74LS逻辑系列兼容。保护所有输入端,以免受到内部二极管至V CC 和地线的静电放电损坏.MM74HCT器件专用于TTL和NMOS组件与标准CMOS器件之间的接口。另外,这些器件也是LS-TTL器件的插件替换件,而且可用于降低现有设计的功耗。 特性 TTL,LS引脚分配和阈值兼容 快速开关:t PLH ,t PHL = 12 ns(典型值) 低功率:直流时为10μW 高扇出,10 LS-TTL负载 应用 本产品是一般用途,适用于许多不同的应用。 电路图、引脚图和封装图...
发表于 08-02 11:02 141次 阅读
MM74HCT08 四路2输入与门

MM74HCT05 六路转换器(开路漏极)

T05是通过使用先进的硅栅极CMOS技术制造的逻辑功能器件,可提供CMOS的固有优势 - 低静态功率和宽电源范围。此器件的输入和输出特性以及引脚分配与标准DM74LS逻辑系列兼容.MM74HCT05开路漏极六路转换器要求增加一个外部电阻以实现有线 - 或非功能。保护所有输入端,以免受到内部二极管至V CC 和地线的静电放电损坏MM74HCT器件专用于TTL和NMOS组件与标准CMOS器件之间的接口。另外,这些器件也是LS-TTL器件的插件替换件,而且可用于降低现有设计的功耗。 特性 开路漏极实现有线 - 或非功能 LS- TTL引脚和阙值兼容 10 LS-TTL负载的高扇出 典型传播延迟:t PZL (带1 kohm阻)10 nst PLZ (带1 kohm电阻)8 ns 应用 此产品是一般用途,适用于许多不同的应用。 电路图、引脚图和封装图...
发表于 08-02 11:02 68次 阅读
MM74HCT05 六路转换器(开路漏极)

FSA646 2:1 MIPI D-PHY(2.5Gbps)4数据通道开关

是一款4数据通道,移动产业处理器接口(MIPI),D-PHY开关。该器件为单刀双掷(SPDT)开关,专门针对两个高速或低功耗MIPI信号源之间的切换进行了优化.FSA646特别针对MIPI规格设计,可连接至CSI或DSI模块。 特性 开关类型:SPDT(10x) 信号类型: MIPI,D-PHY V CC :1.5至5.0 V 输入信号:0至1.3 V R ON : 6Ω典型HS MIPI 6Ω典型LP MIPI △R ON :0.1Ω典型LP& HS MIPI R ON_FLAT :0.9Ω典型HS& LS MIPI I CCZ :1μA(最大值) I CC :32μA(典型值) OIRR:-24 dB(典型值) 带宽:2500 MHz最小值 C ON :15 pF(典型值) Xtalk:-30 dB(典型值) 在相同输出下,反向转换的时滞:6 ps(典型值) 电路图、引脚图和封装图...
发表于 08-01 01:02 80次 阅读
FSA646 2:1 MIPI D-PHY(2.5Gbps)4数据通道开关

NLAS3799B 模拟开关 双DPDT 超低RON

99B是一款超低RON双DPDT和一个0.5欧姆RON模拟开关。该器件专为低工作电压,扬声器输出的高电流切换和手机应用的耳机而设计。它可以切换平衡的立体声输出。 NLAS3799B可以在单声道模式下处理平衡麦克风,扬声器,铃声发生器。该设备包含一个先断后合(BBM)功能。 特性 单电源供电,1.65至4.5 V 直接来自LiON电池的功能 最大值击穿电压:5.5 V 低静态功率 NLAS3799B与2.8 V芯片组的接口; NLAS3799BL与1.8 V芯片组的接口 应用 终端产品 手机扬声器/麦克风切换 铃声 - 芯片/放大器切换 四个不平衡(单端)开关 立体声平衡(推挽)切换 手机 VoIP手机 液晶电视 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 22:02 108次 阅读
NLAS3799B 模拟开关 双DPDT 超低RON

NL3HS2222 高速USB 2.0 DPDT开关

222是一款DPDT交换机,针对便携式系统中的高速USB 2.0应用进行了优化。它具有超低的导通电容,CON = 7.5 pF(典型值),带宽高于950 MHz。它针对使用单个USB接口connectorto路由多种信号类型的应用进行了优化。两个通道的CON和RON都很低,允许NL3HS2222将任何速度的USB数据传输信号传递到中等电阻的终端,如外置耳机。 应用 USB 2.0开关 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-31 21:02 173次 阅读
NL3HS2222 高速USB 2.0 DPDT开关

NCP4208 同步降压转换器 8相 VR11.1可编程 带I2C接口

8是一款集成电源控制IC,具有I 2 C接口。 NCP4208是一款高效,多相,同步降压开关稳压控制器,可帮助设计高效率和高密度解决方案。 NCP4208可编程为1,2,3,4,5,6,7或8相操作,允许构建多达8个互补降压开关级。 特性 优势 快速增强PWM 出色的负载转换性能 应用 终端产品 CPU Vcor​​e 台式电脑,服务器 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 17:02 115次 阅读
NCP4208 同步降压转换器 8相 VR11.1可编程 带I2C接口